A helikoid hőcserélő a hőcserélők egy osztálya , amelynek megkülönböztető jellemzője a közeg nagy áthaladási sebessége. A működési elv szerint három csoportra oszthatók: nagy sebességű cső-csőben hőcserélők, nagy sebességű héj-cső hőcserélők és intenzív hőcserélők. Professzionális környezetben a nagy sebességű hőcserélő elnevezést is használják . Valamennyi helikoid hőcserélő alapvetően rekuperátor, mivel a hő a falon keresztül folyamatosan kerül át egyik hőhordozóról a másikra.
Ez a legegyszerűbb hőcserélő, amelyet gyakran kézműves módon, rögtönzött anyagokból (két különböző átmérőjű cső egymásba illesztett) szerelnek össze. Minden cső a csőben hőcserélő nagy sebességű az akadályok hiánya és ennek következtében az alacsony hidraulikus ellenállás miatt [1] [2] .
Egy ilyen berendezés működési elve abból áll, hogy a hűtőfolyadékot nagy nyomás alatt áthaladják a belső csövön, míg a fűtött közeget a külső csövön [2] .
Ez a típusú hőcserélő három részből áll: testből (burkolatból), csőkötegből és terelőlemezekből. A csőköteget a csőlemezeken keresztül a burkolat végeihez hegesztik. A fő különbség a hagyományos héj-csöves készülékekhez képest a válaszfalak jelenléte, amelyek növelik a hűtőfolyadék sebességét [3] .
Ez egy hőcserélő, amely korrózióálló anyagból (rozsdamentes acél vagy titán) készült, spirális varratú testbe rögzített profilcsövek köteg, amelynek falain keresztül a hőt a fűtőközeg áramlásából a a felmelegített közeg áramlását. A csövek helikoid profilúak . Az ilyen típusú hőcserélők közötti fő különbség pontosan a csövek profilozott hőcserélő felületében rejlik. Ennek a kialakításnak az alapjait még a Szovjetunió idejében dolgozták ki [4] .
A nagy sebességű hőcserélők működési elve azon a jelenségen alapul, hogy a mozgó hőhordozó áramlások egyidejű örvénylése során felerősödik a hőcsere. A nagy sebességű áramlások örvénylése a hidraulikus állapotuk megváltozásához vezet, növeli a mozgás kinetikus energiáját, turbulenciát és további rétegkeveredést hoz létre a hőhordozókon belül, ami a hőátadási mutatók optimális értékéhez vezet. Az áramlás örvénymozgása a berendezés hidraulikus ellenállásának csökkenésével és a fűtőfelületek öntisztító hatásával jár együtt [5] [6] .
A csőtéren áthaladó közeg áramlásának örvénylése a csövek profiljának (spirál alakú felület) változtatásával történik . A gyűrű alakú téren áthaladó közeg áramlásának örvénylése a test spirális varrata és a csőköteg csöveinek szabálytalan elrendezése miatt valósul meg [7] [8] [9] .
Az áramlások csavaró funkciója mellett a csövek és a test csavaros alkatrészei egyfajta szerkezeti merevítőként szolgálnak. Az acéllemez felhasználásának lehetősége a csőköteg testének és csöveinek gyártása során a készülék tömegének csökkenéséhez vezet. Ez a megoldás nem szokványos a szabványos hőcserélők gyártásában, amelyek falvastagságot használnak a szerkezetek szilárdsági tulajdonságainak javítására [10] .
A polimer anyagokból készült tartóelemekben (csőlemezekben) a csőköteg kivilágosodása és tömörítése révén a lehető legnagyobb hőcserélő felület érhető el a nagy sebességű készülékekben.
Jellemzők A testhez és a csőköteghez elérhető korrózióálló anyagokat használnak: AISI 316 rozsdamentes acél vagy titánötvözetek. Az eszközök egyedi paraméterek és üzemmódok szerint készülnek. Hőtechnikai és tervezési jellemzőik szerint az ilyen típusú készülékek hatékonyan helyettesítik a lemezes és héjas-csöves fűtőtesteket. A hátrányok közé tartozik a nagyobb környezeti érzékenység – rosszul megválasztott jellemzők esetén a hatásfok jelentősen csökken [11] .